La 1^ère génération de réacteurs nucléaires comprend les prototypes et les premiers réacteurs de taille industrielle à usage commercial mis en service dans les années 1960. Conçus après la deuxième guerre mondiale, ces réacteurs faisaient la démonstration du potentiel de la puissance atomique mise au service de l’énergie civile. À cette époque, la France, qui ne disposait pas des technologies d’enrichissement de l’uranium, a développé une filière technologique utilisant l’uranium naturel comme combustible (UNGG – réacteurs nucléaires à l’uranium naturel graphite gaz).

Les réacteurs nucléaires de 2^ème génération sont entrés en service à partir des années 1970. L’objectif était de rendre l’énergie nucléaire compétitive et d’améliorer l’indépendance énergétique de la France, dans un contexte de fortes tensions sur le cours des énergies fossiles (choc pétrolier). La majorité des réacteurs actuellement en exploitation dans le monde sont des réacteurs de 2^ème génération. La France a adopté les réacteurs à eau pressurisée (REP), de la technologie américaine Westinghouse et adaptée par EDF et Framatome.

Dans un REP, l’eau du circuit primaire n’est pas directement en contact avec la turbine. Les réacteurs à eau bouillante constituent l’autre grande famille utilisée dans le monde. Dans un REB, la pression de l’eau dans le circuit primaire y est moins importante et l’eau chauffée produit de la vapeur qui est directement injectée dans les turbines, sans passer par un circuit secondaire. REP et REB ont en commun le recours à l’eau comme fluide caloporteur et comme modérateur et une turbine à vapeur

La 3^ème génération de réacteurs nucléaires prend progressivement le relais aujourd’hui. Ce sont des réacteurs « évolutionnaires », c’est-à-dire qu’il n’y a pas de saut technologique majeur avec ceux construits précédemment. Cependant, ces réacteurs intègrent le retour d’expérience de l’exploitation des réacteurs de 2^ème génération en matière de sûreté et de performance, y compris des accidents de Three Miles Island, de Tchernobyl et de Fukushima, mais aussi des attentats du 11 septembre 2001. Plusieurs réacteurs de ce type émergent aujourd’hui dans le monde : l’EPR, l’APR1400, l’AP1000, l’AES 2006, etc.

L’EPR

L’EPR (Evolutionary pressurized reactor) est un réacteur nucléaire de 3^ème génération, de conception française. Avec 1650 MWe de capacité de production électrique, il est actuellement le plus puissant au monde. Avec 1 650 MW, un seul réacteur EPR peut alimenter en électricité l’équivalent d’une ville comme Paris, et cela pendant six décennies au moins, l’EPR étant conçu dès le départ pour fonctionner au minimum soixante ans. Ce réacteur intègre de précieux retours d’expérience d’exploitation, améliorant la performance tout en prolongeant la sûreté des réacteurs à eau sous pression. En 2025, il est opérationnel en Chine (Taishan 1 et 2), en France (Flamanville 3) et en Finlande (Olkiluoto 3) et est en construction en Angleterre (deux EPR Hinkley Point C et Sizewell C).

D’un point de vue opérationnel, l’EPR consomme 17 % d’uranium en moins par kWh électrique produit par rapport aux réacteurs français en fonctionnement (les 1300 MW) et produit moins de matière irradiée et donc moins de déchets radioactifs (jusqu’à 30 %). L’EPR intègre également des critères de sûreté inédits. Pour y parvenir, il contient des redondances supplémentaires et son enceinte de confinement est renforcée. Enfin, l’incorporation d’un récupérateur de corium, que l’EPR est le premier réacteur au monde à inclure dès la conception, permet au combustible, en cas de fusion du cœur, de s’y écouler et d’y être refroidi par les réserves en eau stockées dans la centrale.

Dans le cadre du projet de relance du nucléaire en France, EDF a développé un nouveau concept de réacteur, l’EPR2 : une version optimisée et simplifié de l’EPR, mais garantissant les mêmes standards de sûreté, de performance industrielle et environnementale.

Plusieurs technologies de réacteurs de 1^ère, 2^ème et 3^ème génération existent dans le monde :

Les Réacteurs à Eau Pressurisée (REP) : ce sont les réacteurs les plus nombreux dans le monde. Ils représentent l’essentiel des réacteurs en exploitation, en construction et en projet. Les réacteurs construits en France depuis le milieu des années 1970 sont des REP. Le combustible d’un REP est composé d’uranium enrichi. L’eau est à la fois modérateur et caloporteur. Elle est maintenue sous pression, pour maintenir son état liquide même à une température de 300°C.

Les Réacteurs à Eau Bouillante (REB) : la plupart des REB ont été construits aux États-Unis, au Japon, en Suède, en Finlande, en Russie, en Allemagne et en Suisse. La filière des REB représente environ un quart des réacteurs construits dans le monde. Un REB fonctionne avec de l’uranium enrichi également. L’eau circulant dans le cœur est, comme dans les REP, caloporteur et modérateur. Mais contrairement au réacteur à eau pressurisée, l’eau de refroidissement est vaporisée dans le cœur et passe directement dans la turbine, sans circuit secondaire. L’enceinte de confinement empêche la dissémination de produits radioactifs en cas d’endommagement du cœur.

Les réacteurs à eau lourde, de type CANDU (CANada Deuterium Uranium) : moins d’une cinquantaine de réacteurs à eau lourde pressurisée est exploitée dans le monde. Elle est de 1^ère génération et reste aujourd’hui encore commercialisée. Cette filière a été conçue au Canada et est particulièrement développée en Inde. L’eau lourde est modérateur et caloporteur dans cette technologie. Cette eau « lourde » est une combinaison d’oxygène et de deutérium. Elle absorbe moins les neutrons que l’eau « ordinaire », ce qui permet d’utiliser l’uranium naturel comme combustible, sans avoir à l’enrichir.

Les Réacteurs à Caloporteur Gaz, modérateur graphite (RCG) : Dans un RCG, le fluide caloporteur est un gaz, souvent de l’hélium. Porté à haute température, il alimente directement la turbine sans échangeur intermédiaire. Le combustible est composé d’uranium enrichi et le modérateur est du graphite. Les RCG sont de petite taille par ailleurs, entre 100 à 300 MW. Dans les années 1950, la France a développé une filière dérivée des RCG, la filière Uranium Naturel Graphite Gaz (UNGG) de 1^ère génération. Arrêtées à partir du milieu des années 1980, les 6 réacteurs UNGG français sont en cours de démantèlement. Le Royaume-Uni est le dernier pays utilisant cette technologie avec le réacteur avancé refroidi au gaz (AGR).

Réacteur à eau légère et modérateur graphite (RBMK) : ce type de réacteur de conception soviétique est plus communément mentionné sous l’appellation russe RBMK (réacteur de grande puissance à tubes de force). Un RBMK utilise de l’uranium faiblement enrichi pour le combustible, de l’eau légère comme caloporteur et du graphite comme modérateur. Ce réacteur ne nécessitant ni enrichissement massif, ni eau lourde, il a aussi pour particularité de produire une grande quantité de plutonium (utilisé dans la fabrication de certaines armes nucléaires), ce qui a motivé son développement par l’Union Soviétique. Ils ont été construits en Russie, en Ukraine et en Lituanie et certains ont été arrêtés à la suite de l’accident de Tchernobyl. ■